Пристрій для вимірювання електричного опору біологічних тканин для задач медичної діагностики

Пристрій для вимірювання електричного опору біологічних тканин для задач медичної діагностики, що містить зразковий резистор, другий вивід якого з'єднаний з першим вимірювальним електродом, що з'єднується з першою точкою досліджуваної біологічної тканини, яка вибирається дослідником, і входом повторювача напруги, масштабний підсилювач, другий вимірювальний електрод, що з'єднується з другою точкою досліджуваної біологічної тканини, відмінною від першої точки і місце розташування якої також вибирається дослідником, який відрізняється тим, що в нього вводиться джерело опорної напруги, перший вихід якого з'єднаний із загальною шиною схеми, а другий - з першим виводом зразкового резистора, першим виводом обмежувача напруги, інвертувальним входом операційного підсилювача, вихід якого з'єднаний з третім електродом, під'єднаним до третьої точки біологічної тканини, яка вибирається дослідником і є відмінною від перших двох точок, другий (неінвертувальний) вхід операційного підсилювача з'єднаний із загальною шиною пристрою, а його вихід - з входом підсилювача потужності, вихід якого з'єднаний з другим виводом обмежувача напруги та другим вимірювальним електродом, з'єднаним з входом масштабного підсилювача, вихід якого з'єднаний з входом аналоговоцифрового перетворювача. Корисна модель належить до галузі медичної техніки і може бути використана для вимірювання опору біологічних тканин (БТ). Відомий пристрій для вимірювання електричного опору біологічних тканин (див. а. с. СССР № 1367938 СССР, МКИ А61В5/05). Пристрій містить операційний підсилювач (ОП), інвертуючий вхід якого з'єднаний з першим вимірювальним електродом та одним виводом еталонного резистора, другий вивод якого з'єднаний із загальною шиною пристрою, джерело опорної напруги один вивод якого з'єднаний із загальною шиною пристрою, а другий - з неінвертуючим входом ОП і входом першого детектора, вихід ОП з'єднаний з другим вимірювальним електродом та входом другого детектора, перетворювач відношень напруг, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого детектора, другий - з виходом другого детектора, а його вихід з'єднаний з входом вимірювального блоку. Недоліком пристрою є невисока точність вимірювання електричного опору БТ внаслідок відгалуження вимірювального струму в ті ділянки до сліджуваного об'єкта, які шунтують досліджувані тканини. Крім того, вимірювальний перетворювач запропонованого пристрою в процесі роботи, наприклад при поганому контактуванні вимірювальних електродів з БТ, може увійти в режим насичення, що може привести до негативного впливу на досліджуваний об'єкт. Найближчим, до пропонованого є пристрій для вимірювання електричного опору біологічних тканин (див. а. с. СССР № 1454466, МКИ А61Н39/00, А61В5/05). Пристрій містить зразковий резистор Ro, один вивод якого з'єднаний з першим вимірювальним електродом і входом повторювача напруги, другий вимірювальний електрод з'єднаний із загальною шиною, інший вивод резистора Ro з'єднаний з виходом диференційного підсилювача і входом інвертора, вихід якого з'єднаний з першим входом суматора, вихід якого з'єднаний з неінвертуючим входом диференційного підсилювача, вихід повторювача напруги з'єднаний з другим входом суматора і входом масштабного підсилювача, вихід якого з'єднаний з одним виводом вольтметра, а другий - із загаль 00 00 4889 ною шиною, джерело струму один вивод якого з'єднаний із загальною шиною а другий - з одним виводом змінного подвійного резистора, другий вивод якого з'єднаний із загальною шиною пристрою, а середній вивод - з інвертуючим входом диференційного підсилювача Основним недоліком пристрою є невисока точність вимірювання значення опору Z\ внаслідок взаємного впливу деяких ділянок БТ Zf і Z\ на результати вимірювань імпедансів інших ділянок об'єкта Такий вплив може приводити до неправильних висновків щодо норми або патології ВІДПОВІДНИХ компонент досліджуваного об'єкта Похибка вимірювання Gx імпедансу досліджуваного компонента Z\ в такому випадку буде визначатися відношенням GY = Zs 100%, 1 і при виконанні нерівності Z +zf) пере наний із загальною шиною схеми, а другий - з першим виводом зразкового резистора 2 Ro, другий вивід якого з'єднаний з першим електродом Е9, з'єднаним з точкою h досліджуваної БТ, першим виводом обмежувача напруги З (ОН), інвертуючим входом операційного підсилювача 5 (ОП) і входом повторювача напруги 4 (ПН), вихід якого з'єднаний з третім електродом Е11, під'єднаним до точки g БТ, другий (неінвертуючий) вхід операційного підсилювача 5 (ОП) з'єднаний із загальною шиною пристрою, а його вихід - з входом підсилювача потужності 6 (ПП), вихід якого з'єднаний з другим виводом обмежувача напруги З (ОН) та другим вимірювальним електродом ЕЮ, з'єднаним з точкою s досліджуваної БТ і входом масштабного підсилювача 7 (МП), вихід якого з'єднаний із входом аналого-цифрового перетворювача 8 (АЦП) Пристрій працює таким чином джерело опорної напруги 1 формує опорну тестову напругу Uo, яка прикладається до зразкового резистора 2, і породжує через нього струм =~ = const вищить 50% Значення опорів Zf і Z\ залежать від присутності у БТ ділянок з аномальною електропровідністю, що обумовлюється патологією ВІДПОВІДНИХ органів а також тим, що на поверхні тканини можуть бути різноманітні виділення об'єкту, і/або його забруднення В основу корисної моделі поставно задачу створення пристрою вимірювання електричного опору біологічних тканин для задач медичної діагностики, в якому за рахунок введення нових елементів та зв'язків МІЖ НИМИ досягається уникнення Внаслідок того, що входи операційного підсилювача 1 і обмежувач напруги 3 потребують дуже мало струму, весь струм Іо через перший електрод Е9 надходить до досліджуваного біологічного об'єкта Далі весь струм струм Іо надходить до другого електрода ЕЮ і не відгалужується в шунтувальні ділянки оскільки U g = Uh = 0 завдяки відповідному підключенню повторювача напруги 3, напруга з виходу якого через третій електрод Е11 надходить до БТ Усунення впливу шунтувальних тканин, що утворюють Zf і вимірювань досягається завдяки низькому вихідному опору підсилювача потужності 6, для якого z\ відіграє роль навантаження Це дозво z\ на результати вимірювання Z\ , що приводить до підвищення точності вимірювання імпедансу досліджуваного компонента Поставлена задача досягається тим, що у пристрій вимірювання електричного опору біологічних тканин для задач медичної діагностики, який містить зразковий резистор, другий вивод якого з'єднаний з першим вимірювальним електродом, що з'єднується з точкою h досліджуваної біологічної тканини і входом повторювача напруги, масштабний підсилювач, другий вимірювальний електрод, що з'єднується з точкою s досліджуваної біологічної тканини вводиться джерело опорної напруги, перший вихід якого з'єднаний із загальною шиною схеми, а другий - з першим виводом зразкового резистора, першим виводом обмежувача напруги, інвертуючим входом операційного підсилювача, вихід якого з'єднаний з третім електродом, під'єднаним до точки g БТ, другий (неінвертуючий) вхід операційного підсилювача з'єднаний із загальною шиною пристрою, а його вихід - з входом підсилювача потужності, вихід якого з'єднаний з другим виводом обмежувача напруги та другим вимірювальнім електродом, з'єднаним з входом масштабного підсилювача, вихід якого з'єднаний з входом аналогово-цифрового перетворювача Запропонований пристрій містить джерело опорної напруги 1 (ДОН), перший вихід якого з'єд впливу шунтувального опору ляє створити режим Z\ на результати штучного електричного відокремлення Z\ від шунтувальних тканин Z^ і Zf Таким чином, напруга на виході підсилювача потужності 6, включеного у зворотний зв'язок операційного підсилювача 5 дорівнюватиме U*=0-IZ*=-U0Z*/R0~Z* 2 де Ug, Uh - напруги в точках g та h ВІДПОВІДНО Обмежувач напруги 3 забезпечує безпечні для БТ вимірювання, оскільки не дозволяє операційному підсилювачу 5 увійти в режим насичення, у випадку коли між БТ та електродом Е9 або/і Е10 має місце ненадійний контакт З виходу підсилювача потужності 6 напруга Ux надходить до масштабного підсилювача 7 і за допомогою аналого-цифрового перетворювача 8 перетворюється в цифровий код N, пропорційний вимірюваному імпедансу z\ Вибір конкретного значення струму І через біологічну тканину, в тому числі і для виконання безпечних вимірювань, задається значенням опору зразкового резистора Ro і стабілізується завдяки застосуванню джерела опорної напруги 1, яке формує високостабільну напругу Uo, а також завдяки тому, що в лінійному режимі роботи операційний підсилювач підтримує на своїх входах од 4889 накові потенціали і його входи споживають зневажливо значення струму Кожен з електродів Е9, ЕЮ, який підключається до об'єкту може складається з двох високоелектропроводних частин: зовнішньої, та внутрішньої При цьому внутрішні електроди Комп'ютерна верстка М Клюкін підключаються до точок h і s об'єкту, а зовнішні утворюють електрод Е 11 і поєднуються до точки д. Геометричні розміри та характеристики усіх електродів вибираються в залежності від форми, розмірів та особливостей досліджуваного біологічного об'єкту Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601